EL AGUA y LAS SALES MINERALES
2º BACHILLERATO
BIOELEMENTOS• CLASIFICACIÓN– Primarios o mayoritarios• En el 99% de la materia viva• C, H, O, N, P y S
– Secundarios• Próximo al 1% de la materia viva• Na, K, Ca, Mg, Cl, …
– Oligoelementos• Inferior al 0.1%• Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co, …..
• PROPIEDADES– Los elementos primarios tienen capa de valencia incompleta– Número atómico bajo, lo que favorece los enlaces y genera
moléculas estables.– Muchas moléculas son polares y por lo tanto solubles en agua.
ENLACES BIOLÓGICOS• COVALENTE– Se comparten los electrones.
• IÓNICO– Interacción electrostática entre
aniones (-) y cationes (+)• HIDRÓGENO– Entre cargas parcialmente
negativas y positivas
• VAN DER WAALS– Fuerzas de atracción o repulsión
entre moléculas
BIOMOLÉCULAS
• ÍNORGÁNICA– GASES– AGUA– SALES MINERALES
• ORGÁNICA– GLÚCIDOS– LÍPIDOS– PROTEÍNAS– ÁCIDOS NUCLÉICOS
EL AGUA
2º BACHILLERATO
PRESENCIA DE AGUA
• ESPECIES– Alto porcentaje en organismos acuáticos y muy bajo en
organismos adaptados a zonas desérticas• EDAD–Mayor porcentaje en los individuos más jóvenes– En el ser humano entre el 80 y el 60%
• TEJIDO U ÓRGANO– Los tejidos con gran actividad bioquímica tienen mayor
porcentaje de agua, ya que las reacciones bioquímicas ocurren en medio acuoso.
– Plasma sanguíneo 92%; Huesos 22%
QUÍMICA DEL AGUA• Enlace covalente entre un átomo de
oxígeno y 2 de hidrógeno.• La mayor electronegatividad del O2 los
e- compartidos están más cerca del O2 • Los 4 electrones no compartidos del
oxígeno generan una carga negativa débil • Geometría triangular de la molécula,
formándose un ángulo de 104,5º entre los átomos de hidrógeno y de oxígeno.
• Se genera una cierta polaridad, aunque es una molécula eléctricamente neutra carácter dipolar
PUENTE DE HIDRÓGENO• La polaridad del agua favorece el
enlace o puente de hidrógeno entre las moléculas de agua
• Cada molécula puede establecer 4 puentes de hidrógenos
• Esto genera una gran cohesión de la molécula.
• Estos enlaces están continuamente formándose y rompiéndose, ya que es muy inestable
PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUADISOLVENTE
ESTADO LÍQUIDO
ALTA INCOMPRESIBILIDAD
CAPILARIDAD
ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL
ELEVADO CALOR ESPECÍFICO
ELEVADO CALOR VAPORIZACIÓN
MENOR DENSIDAD DEL HIELO
BAJO GRADO IONIZACIÓN
PODER DISOLVENTE DEL AGUA
• La polaridad del agua permite que se interponga entre los iones, lo que favorece su disolución.
• Para medir la capacidad disolvente de una sustancia se usa la constante dieléctrica.
• La constante dieléctrica es la fuerza con la que un disolvente mantiene separado los iones de cargas opuestas. En el caso del agua es de 80.
• También puede formar puentes de hidrógeno con otras biomoléculas lo que facilita su disolución.
• En contra, este alto poder de disolución hace que sea susceptible a la contaminación.
ESTADO LÍQUIDO A TEMPERATURA AMBIENTE
• L a elevada fuerza de cohesión hace que el agua se mantenga en estado líquido.
• Así puede actuar como elemento transportador y como lubricante en estructuras en movimiento
INCOMPRESIBILIDAD
• La alta cohesión hace que el volumen de agua líquida, prácticamente no disminuye aunque se aplique una gras presión sobre ella.
• Esto determina las deformaciones citoplasmáticas y permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático en las células vegetales.
CAPILARIDAD
• La alta cohesión unida a la adhesión a la superficie de otras estructuras, generadas por su polaridad, permite que el agua ascienda por conductos estrechos.
• Esta propiedad es fundamental para el ascenso de la savia bruta a través del xilema.
ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL
• En el interior de la molécula de agua la cohesión es alta, ya que los puentes de hidrógeno se forman en todas las direcciones.
• En la superficie, no existe cohesión con las moléculas de aire• Por esto último se origina una fuerza dirigida al interior del
líquido llamado tensión superficial.• La tensión superficial de la molécula permite que se
comporte como una membrana elástica tensa.• Esta propiedad es responsable de las deformaciones
celulares y de los movimientos citoplasmáticos
ELEVADO CALOR ESPECÍFICO
• Calor específico es la cantidad de calor que se necesita comunicar a 1 gr de una sustancia para aumentar su temperatura 1ºC
• Al aplicar calor al agua, parte del mismo se aplica en romper los puentes de H, lo que hace que la temperatura ascienda más lentamente.
• Esto favorece que los ambientes acuáticos presentes pocas fluctuaciones térmicas.
ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN
• Para pasar el agua al estado gaseoso, es necesario romper los puentes de H mediante un aporte energético considerable.
• La presencia de una película de agua sobre una superficie favorece la refrigeración de la misma, ya que al evaporarse toma energía del medio y produce el enfriamiento del cuerpo.
MENOR DENSIDAD DEL HIELO
• Normalmente cuando un líquido se congela, aumenta su densidad, ya que presenta un mayor empaquetamiento de sus moléculas.
• En el caso de agua:– Cuando la temperatura desciende por debajo de los 4ºC, sus
moléculas se acercan tanto que cada molécula forma puentes de H con otras 4 moléculas.
– Cuando alcanza los 0ºC se forma un retículo espacial estable que ocupa más volumen y que lo hace menos denso.
– Esto genera que solo se congelen las superficies de mares, lagos y océanos, pero las zonas profundas permanecen en estado líquido
– El hielo además actúa como aislante térmico
BAJO GRADO DE IONIZACIÓN
• Algunas moléculas de agua se ionizan cuando una de ellas se une mediante enlace covalente a otra moléculas de agua– H2O + H2O H3O+ + OH-
• Esto permite reacciones de hidrólisis, en la que una molécula de agua genera la rotura de una molécula orgánica
• El proceso inverso es la condensación en las que se originan moléculas de agua denominada agua metabólica
DISOLUCIONES VERDADERAS• Las moléculas de soluto son de pequeño tamaño.• El aspecto de la disolución es igual al del disolvente
puro.• Las propiedades coligativa de la disolución dependen
da la cantidad de soluto y no de su naturaleza y producen aumento de la T de ebullición, aumento de la presión osmótica, descenso de la presión de vapor, etc.
• Forman estas disoluciones las sales minerales y biomoléculas de baja masa molecular como mono y disacáridos, aminoácidos, …
DISPERSIONES O DISOLUCIONES COLOIDALES
• Las partículas de soluto son de mayor tamaño.• Las macromoléculas forman disoluciones coloidales.• Pueden presentarse en dos estados
intercambiables:– Sol: • Mayor concentración acuosa y menor viscosidad.• La parte interna del citoplasma o endoplasma
– Gel: • Menor concentración acuosa y mayor viscosidad• La parte externa del citoplasma o ectoplasma y el mucus
LAS SALES MINERALES
2º BACHILLERATO
SALES MINERALES
• SOLUBLES– Disueltas en los disolventes orgánicos.– Disociadas en aniones (-) y cationes (+)
• INSOLUBLES– Precipitadas, formando las estructuras sólidas en
los seres vivos.
FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES
ESTRCUTURAS SÓLIDAS
FUNCIONES FISIOLÓGICAS Y BIOQUÍMICAS
CONCENTRACIÓN OSMÓTICA
MANTENIMIENTO DEL pH
ESTRUCUTURAS DE SOSTÉN Y PROTECCIÓN
• Huesos, conchas, caparazones, exoesqueletos, espículas, etc.
• Inclusiones citoplasmáticas, semillas, frutos, etc
FUNCIONES FISIOLÓGICAS Y BIOQUÍMICAS
• Na+
– Mantenimiento del equilibrio iónico y acuoso del medio extracelular
– Transmisión de la corriente nerviosa
• K+ – Contracción muscular– Regulación de la actividad
cardíaca– Transmisión de la corriente
nerviosa
• Ca2+
– Coagulación de la sangre– Mineralización de estructuras
esqueléticas– Contracción muscular– Regulación de la actividad cardíaca– Transmisión sináptica– Activar y cofactor enzimático
• Mg2+
– Contracción muscular– Transmisión de la corriente nerviosa– Constituyente de ribosomas
funcionales– Activar y cofactor enzimático
PROCESO OSMÓTICO• Dos disoluciones de distinta
concentración separadas por una membrana semipermeable que no deja pasar el soluto pero si el disolvente.
• Pasa el disolvente desde la disolución más diluida (Hipotónica) hacia la más concentrada (Hipertónica) para conseguir el equilibrio ambos lados de la membrana (Isotónico).
• Para evitar el paso de agua, es necesario aplicar una presión osmótica, tanto mayor como mayor sea la diferencia de concentración a cada lado de la membrana.
PROCESO OSMÓTICO
TURGENCIA• Medio intracelular
hipertónico.• Entrada de agua que
produce hinchamiento.• Posible rotura de la
membrana y muerte celular
PLASMÓLISIS• Medio intracelular
hipotónico.• Salida de agua y la célula
disminuye su volumen• Posible muerte celular
DIÁLISIS Y DIFUSIÓN SIMPLE
• En la diálisis, además del agua, pasan solutos de baja masa molecular de la zona con mayor concentración de soluto a la de menor concentración
• Es un proceso de difusión simple a favor de gradiente.
DÍFUSIÓN FACILITADA
• Algunas moléculas no pueden pasar a través de la membrana, ya que son de gran tamaña
• En este caso atravesarán la membrana gracias a la presencia en la misma de las proteínas transportadoras
MANTENIMIENTO DEL pH
• El pH determina el grado de acidez de una disolución.
• El pH es el logaritmo de la inversa de los iones hidronio (H3O+ = H+)
SISTEMA TAMPÓN• Tampón, buffer o amortiguador• Están formados por un ácido débil y su base conjugada.• Evitan las variaciones de pH que se producen en determinadas
reacciones bioquímicas que tienen como productos ciertos ácidos.• Actúan como aceptores o donantes de H+ para compensar el
exceso o defecto de estos iones en el medio• Los más comunes son:– Tampón fosfato (H3PO4 y PO43-)• Actúa en el plasma y en el líquido intersticial donde su concentración es mayor.• La eliminación de fosfato por vía renal es lenta
– Tampón bicarbonato (H2CO3 y HCO3-)• Actúa en la sangre .• El CO2 se puede liberar en la respiración y el HCO3- en la orina
– Algunas proteínas como la hemoglobina, también actúan como amortiguadores de la acidez